菌落挑选仪自动标定方法技术

本发明专利技术涉及一种菌落挑选仪自动标定方法。本方法菌落挑选仪作为实验平台，建立一套适用于菌落挑选仪的相机标定系统，实现菌落图像坐标同三维空间坐标之间的转换。本发明专利技术方法在Tsai两步法的基础上，针对传统相机标定方法的实现方式复杂、需要人工交互操作缺陷，提出了一种改进的相机标定方法，把图像处理和相机标定的技术结合起来，实现了相机标定自动化。并且保留了Tsai两步法的迭代参数较少，求解速度快，精度高的优点。能够较好的应用于菌落挑选仪的相机标定系统，保证了菌落挑选仪能够精确读取目标菌落的三维空间坐标信息，并利用实验数据对标定的准确性进行了验证。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种相机标定方法，具体涉及一种菌落挑选仪自动标定，既对该挑选仪平台的相机标定。
技术介绍
随着计算机视觉理论和技术的不断更新和发展，越来越多的计算机视觉理论和技术已被广泛地应用于医学图像处理、机器人技术、文字识别、工业检测、军事侦察、地理勘察和现场测量等方面。随着计算机视觉应用的不断普及，相机标定技术作为视觉系统不可缺少的前提和基础部分，受到国内外学者的广泛关注，对相机标定技术的研究作为计算机视觉中首先必须解决的关键课题，有着很重要的意义，为计算机视觉在相关的各个领域的广泛应用奠定了坚实的基础。近年来相机标定技术在理论上的发展非常迅速，但是如何选定合适理论方法应用到实际设备的相机标定中，还需要在实际应用中考虑多方面因素。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对已有技术的不足，提供一种菌落挑选仪自动标定方法，将相机标定技术更好的应用于菌落挑选仪上，确保能够更准确的提供目标菌落的位置信息。针对传统相机标定方法的实现方式复杂、需要人工交互操作的缺陷，本菌落挑选仪自动标定方法是一种改进的Tsai两步相机标定方法，并把图像处理和相机标定的技术结合起来，实现了相机标定自动化。为了实现上述目的，本专利技术的构思是：采用了1)CCD图像采集、2)图像读取、3)图像处理、4)质心点提取、5)选取参照点进行标定、6)坐标空间转换六个操作步骤来实现相机的标定。采用一种改进的标定模板，使得标定点质心位置的获取更加准确。所述改进后的模板与传统标定模板不同，传统的标定板是贴在玻璃板上的一张国际象棋棋盘格，然后从不同角度拍摄若干张标定图像序列，所述改进后的模板采用圆斑点图文的背景，且圆点为黑色，圆心位置称为质心点，每个上下左右质心点的距离都是9mm。所述改进后的模板放置在菌落培养皿中，由固定在移动机械臂上的CCD图像摄像相机移动到预先设定的拍照位置对标定模板进行拍摄。所述标定模板中黑色圆点质心坐标位置的获取，引入了图像处理相关方面的知识。所述图像处理相关方面所涉及的知识主要有图像的灰度化、中值滤波、边缘获取、区域生长、腐蚀和膨胀。经过所述图像处理环节后，计算机通过程序运算可以分割出图像中的黑色圆点，并计算出黑色圆点的质心点坐标，即图像坐标。所述黑色圆点质心坐标信息的提取，其计算方式可以通过质心公式推导得出，即对同一标号区域(分割后每个单独的黑色圆点区域)的内部每个像素的X,Y坐标进行累加求平均，便可以得到一个区域的质心坐标(X,Y)。 X = 1 n Σ i = 0 n X i Y = 1 n Σ i = 0 n Y i - - - ( 1 ) ]]>式中Xi和Yi分别对应区域内第i个点的横坐标X和纵坐标Y，n为一个区域内所包含的像素点个数。对于大多数规则的均匀物体，质心点存在于物体的集合位置中心，代表物体的中心点，本标定方法中采用的标定模板中的黑色圆点是标准的圆点，所以提取出来的质心点坐标就是黑色圆点的圆心坐标。所述标定参照点提取，在标定过程中首先人工选取图像中任意两个相邻的圆点，记录下计算机读取出的两个相邻圆点的质心坐标(x1,y1)和(x2,y2)。已知标定模板中任意相邻两点的质心距离为9mm，所以根据公式(2)可以计算出图像中像素点之间距离和实际距离的比值P。 P = 9 ( X 1 - X 2 ) 2 + ( Y 1 - Y 2 ) 2 - - - ( 2 ) ]]>所述坐标空间转换，首先计算机控制机械臂移动到图像中心点附近的位置，记下此时机械臂的三维空间坐标(X,Y)，利用机械臂自身携带的探针对标定模板进行打孔，此刻标定模板上会留下一个孔印。然后移动相机至图像的拍照位置，此时图像显示框内会实时显示相机捕获到的图像并有一个红色形状十字，十字中心就是图像中心点，所对应的机械臂的坐标值为(x0,y0)，然后手动微调机械臂坐标值移动机械臂，使得拍照位置红色十字的中心点恰巧与孔印重合，记录下此时该孔点的机械臂坐标(x_,y_)。且w为计算机计算出的图像像素点宽度，h为计算机计算出的图像像素点高度，从而根据公式(3)可以计算出该孔点的图像坐标位置(x,y)。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种菌落挑选仪自动标定方法，其特征在于包括1)CCD图像采集、2)读取图像、3)图像处理、4)提取质心点、5)选取参照点进行标定和6)坐标空间转换六个操作步骤。

【技术特征摘要】
1.一种菌落挑选仪自动标定方法，其特征在于包括1)CCD图像采集、2)读取图像、3)图像处理、4)提取质心点、5)选取参照点进行标定和6)坐标空间转换六个操作步骤。2.根据权利要求1所述的一种菌落挑选仪自动标定方法，其特征在于：所述步骤1)CCD图像采集是由固定在移动机械臂上的CCD图像摄像相机移动到预先设定的拍照位置对培养皿中的标定模板进行拍照，所述标定模板采用黑色圆斑点图文的背景，每个上下左右圆心间的距离都是9mm。3.根据权利要求2所述的一种菌落挑选仪自动标定方法，其特征在于：所述步骤2)图像读取是：使用菌落挑选仪自身软件系统将相机拍摄到的CCD图像读取出来并显示在操作界面上，同时保存图像的像素信息。4.根据权利要求3所述的一种菌落挑选仪自动标定方法，其特征在于：所述步骤3)图像处理是：对相机拍摄到的CCD图像加入了图像处理的技术，得到一幅经图像处理后的新图像文件。5.根据权利要求4所述的一种菌落挑选仪自动标定方法，其特征在于：所述步骤4)质心点提取是：对得到的新图像文件进行质心点的坐标获取，即获取标定模板中黑色圆点圆心的图像坐标(X,Y)，质心坐标获取的公式为其中Xi和Yi分别对应区域内第i个点的横坐标X和纵坐标Y，n...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昕，陈明明，柴宇燊，张荣富，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31